不同处理对铃铛子（茄科）种子萌发特性的影响

胡莉娟李银娥

（1.济南国际园博园管理处，山东 济南 250099；2.云南师范大学生命科学学院，云南 昆明 650000）

种子萌发是一个复杂的生理过程，常受到基因调控、激素作用和种子体内分子变化等因素的影响［1］。具有正常生活力的种子在适宜的环境条件下（光照、温度、水分和氧气等）不能萌发的现象称为休眠，种子休眠是植物发育过程的一个正常生理现象，是植物对环境条件及季节性变化的生物学适应［2］，可避免种子在不适宜生长的季节萌发，以“休眠种子”这一形式度过恶劣环境条件［3］，使植物能够适应不同的气候［4］。种子休眠对维持植物的生存、繁衍后代以及种群更新等具有深远意义。但在植物培育中，若不能及时解除种子休眠，往往会出现发芽率低甚至隔年发芽的现象，严重阻碍了育种、引种、造林等农林业的发展，因此种子休眠、解除方法和种子萌发特性也备受国内外学者关注［2,5］。

分析种子的休眠原因是打破种子休眠、促进种子萌发的前提条件［6］。引起种子休眠的原因有很多，可能是由一种因素造成，也可能为多种因素所致，各因素之间又相互联系共同控制着种子的休眠，归结起来主要包括种壳障碍、内源萌发抑制物、种胚发育状况和二度休眠四个方面［5］。对不同休眠类型的种子，解除种子休眠的方法也各异，常用方法有：（1）物理方法，包括机械处理、温度处理(高温、低温、变温)、干藏干热及射线、超声波、电场和磁场处理；（2）化学试剂法，包括激素处理、无机化学试剂处理和有机化学药剂处理；（3）结合物理和化学试剂的综合处理方法［2,9］。

铃铛子（Anisodus luridus）又名藏茄、山烟，是茄科山茛菪属多年生宿根草本植物，在我国分布在西藏东南部，其根、种子可供药用，有抗痉挛和止痛作用，医药上用根提取莨菪碱类生物碱。目前，关于铃铛子萌发特性的研究报道也甚少，本研究用不同的物理和化学方法处理检验对铃铛子种子萌发特性的影响，以获得解除铃铛子种子的休眠的最优方法提高种子发芽速度和发芽率，为铃铛子的栽培生产和种苗扩繁等提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

铃铛子是多年生草本，高50-120cm，全株密被绒毛和星状毛，根粗壮并呈现黄褐色，花冠浅黄绿色或有时裂片带淡紫色。花开放是时梗弯曲导致花下垂，这一机制能避免降雨和紫外线对花粉的破坏［10］。山莨菪属植物的传粉过程需要传粉昆虫的协助，铃铛子的主要传粉昆虫胡蜂［11-12］。铃铛子的果实发育阶段果梗直立。本实验的种子材料于2013年8月份采自西藏林芝市鲁朗镇附近。在野外收集已经成熟的果实并装在纸袋内带回实验室，待果实完全干燥后分离种子。种子处理及发芽试验于2014年在云南师范大学生物工程中心完成。

1.2 种子前处理

选择大小均一、籽粒饱满的种子，进行以下处理，每种处理的种子数量为60。处理结束后将每种处理的种子平均分为三组，开始萌发实验。

1.2.1 低温处理。种子在零下20℃冰箱中冷藏7天，结束后用70%酒精进行种子表面杀菌，用蒸馏水冲洗后均匀摆放在垫有滤纸的培养皿中培养。

1.2.2 赤霉素处理。用500mg∕L赤霉素溶液浸泡种子24h，然后用蒸馏水冲洗并用70%酒精进行种子表面杀菌，再次用蒸馏水冲洗后均匀摆放在垫有滤纸的培养皿中培养。

1.2.3 低温并用激素处理。种子于零下20℃冰箱中冷藏7天，取出后用500mg∕L赤霉素溶液浸泡24h后用蒸馏水冲洗，然后用70%酒精进行种子表面杀菌，之后再次用蒸馏水冲洗后均匀摆放在垫有滤纸的培养皿中。

1.2.4 磨破种皮处理。用砂纸打磨铃铛子种皮，使种皮变薄，用70%酒精进行种子表面杀菌后用蒸馏水冲洗，均匀摆放在垫有滤纸的培养皿中。

1.2.5 MS营养液处理。用70%酒精进行种子表面杀菌后用蒸馏水冲洗，然后将种子均匀摆放在垫有滤纸的培养皿中，加适量MS营养液。

1.2.6 超声波处理。将种子用频率为40 KHz的超声波处理10 min，取出后用70%酒精进行种子表面杀菌，然后均匀摆放在垫有滤纸的培养皿中。

1.2.7 对照。用70%酒精进行种子表面杀菌后用蒸馏水冲洗，然后均匀摆放在垫有滤纸的培养皿中。

以上处理完成后，用蒸馏水湿润滤纸保证水分充足，放在20℃恒温培养箱中培养，定时补充水分或者营养液防止脱水，定时观察种子萌发情况，记录每天发芽的数量。

1.3 种子发芽指标的测定与统计分析

每个处理每个重复的结果用发芽率和发芽势来表示，其中发芽率=发芽种子数∕供试种子数×100%，发芽势=发芽高峰期发芽的种子数∕供试种子数×100%.用单因素方差分析以比较不同处理间的种子发芽率和发芽势。

2 结果

发芽实验结果发现，不同的处理对铃铛子的萌发率和发芽势有非常显著的影响（图1）。其中超声波处理的种子没有发芽，表明超声波对种子活力具有破坏作用；而低温处理、磨破种壳处理和利用营养液萌发三种处理的种子萌发率与对照组没有显著差异；而赤霉素处理和低温并用赤霉素处理的种子萌发率显著高于对照组，但两种处理间却不存在显著差异，尽管低温并用赤霉素处理的种子萌发率高于赤霉素处理的种子萌发率（图1）。发芽势的结果与种子萌发率的结果呈现出相似的变化趋势（图1）。

图1 铃铛子不同处理的发芽率和发芽势

3 讨论

植物的种子的萌发受到多种因素的影响［13］，因此常用的打破种子休眠促进种子萌发的处理通常有低温处理、赤霉素处理、磨破种壳处理、营养液萌发和超声波处理。温度主要通过调节种子内酶的活性来控制其新陈代谢的速度，而低温处理解除种子休眠是通过调节休眠解除的促进物和抑制物之间的平衡来实现的，已有的研究表明低温处理通常能显著提高植物种子的萌发能力［14-15］。而本研究的结果发现低温处理并没有显著提高铃铛子的种子萌发率和发芽势，表明低温并不能完全打破铃铛子的种子休眠。除了低温处理外，各种植物激素如赤霉素、细胞分裂素、乙烯等对促进种子萌发的研究报道很多［14-15］，尤其以赤霉素处理促进种子的萌发最常见。赤霉素通过诱导产生的水解酶将种子中的大分子储藏物质分解为小分子为胚后熟过程提供营养物种，进而促进了种子的萌发过程［16］。本研究的结果表明，与对照组相比，赤霉素处理显著提高了铃铛子种子发芽率和发芽势均明显高于未处理的种子；而低温后再进行赤霉素处理后，虽然铃铛子的种子萌发率和发芽势与对照相比得到了较为显著的提高，但与赤霉素处理并没有显著差异。这些结果表明铃铛子的胚可能存在明显的后熟过程，而用赤霉素处理就可以促进胚的后熟并打破种子的休眠。

较为致密的种皮导致较差的通透性也是影响种子萌发的重要因素，不同程度打磨处理种子种壳，减少了种皮的机械束缚，使得种子更容易透水和透气，可缩短水分和子叶养分到达胚的时间，加快胚吸水后的萌发。例如，栝楼（Trichosathes kirilowii）的种子休眠主要是种皮引起的机械阻隔，而机械磨破种皮可以显著提高栝楼的种子萌发率［17］。已经有研究证明不同机械处理能够显著缩短白栎种子、房山栎和夏栎种子等根和芽的平均发芽时间和增加种子出根率、萌芽率、根长和苗高［18-19］。而本研究通过磨破铃铛子种皮后,其发芽率和发芽势并未显著提高，表明铃铛子的种皮并不是抑制铃铛子种子萌发的主要因素，进一步说明铃铛子种子的休眠主要是内在的因素。

植物种子萌发过程中需要的营养成分主要来源于胚储藏的营养物质，但当种子的胚比较小时，外院的营养物质能在一定程度上促进种子的萌发过程［14-15］。但本研究的结果发现，MS营养液处理后与对照组相比较并不存在显著差异，说明MS营养液对铃铛子种子萌发没有明显的促进作用。此外，超声波（频率大于20 kHz弹性机械波）具有穿透力强、功率大和方向性好的特点，对作物的生长发育具有明显的影响，具有显著的生物学效应［20］。有研究发现，超声波处理可以缩短种子萌发时间,提高种子发芽率和发芽指数并且提高作物产量［21］。但超声波对不同作物的刺激效应不同，在一种作物上表现为正向效应，而在另一种作物上可能表现为负向效应。本次实验中超声波处理后的铃铛子种子未萌发，各项萌发指数均为零，可能是由于40 kHz超声波处理后，铃铛子种子质膜通透性、酶活力改变，使种子失去活力，而严重影响了种子的萌发，所以不宜用40 kHz超声波对铃铛子种子进行发芽预处理。

4 结论

本研究通过多种处理方法及其组合开展了对西藏林芝地区铃铛子的种子萌发研究，结果表明赤霉素（GA3）浸泡处理能显著提高铃铛子的种子萌发率和发芽势，而其他实验中常用的低温处理和增加外源营养物质并不能显著提高铃铛子的种子萌发，表明铃铛子的胚发育可能存在后熟的过程。

山莨菪属的植物含有大量的莨菪碱和东莨菪碱，可以用于具有麻醉、镇痛等功效［22］，而铃铛子的植株中同样含有这两类生物碱［23］。本研究的结果证明在播种前利用赤霉素处理可大幅度提高铃铛子种子的萌发率且具有较为简单的可操作性，为铃铛子的栽培种植、遗传育种、栽培生产等研究提供了重要的理论依据。